柠檬酸循环PPT课件

第二十三章柠檬酸循环,Atime-lapsephotographofaFerriswheelatnight.Aerobiccellsuseametabolicwheel-thetricarboxylicacidcycle-togenerateenergybyacetyl-CoAoxidation.,糖的有氧氧化与糖酵解,葡萄糖丙酮酸乳酸,葡萄糖丙酮酸,(糖酵解),糖有氧氧化的过程,第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA（线粒体）第三阶段：乙酰CoA进入柠檬酸循环和氧化磷酸化途径彻底氧化。（线粒体）,三个阶段,丙酮酸的生成（胞浆）,2丙酮酸,进入线粒体进一步氧化,2(NADH+H+),2H2O+3ATP,柠檬酸循环（CitricAcidCycle)三羧酸循环（TricarboxylicAcidCycle）Krebs循环在好氧真核生物线粒体基质或好氧原核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP的过程。,一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoAPyruvateIsOxidizedtoAcetyl-CoAandCO2,丙酮酸脱氢酶系,八聚体,多酶复合体位于线粒体内原核细胞在胞液中,三种酶,六种辅助因子,E1-丙酮酸脱氢羧酶（组分）E2-二氢硫辛酰转乙酰基酶E3-二氢硫辛酸脱氢酶,TPP、硫辛酸、CoA-SH、FAD、NAD+、Mg2+,丙酮酸脱氢酶系,丙酮酸脱氢酶复合体,CoA-SH,AMP,泛酸,CoA-SH,H,硫辛酸：,硫辛酰胺辅基硫辛酰赖氨酰臂砷化物共价结合-毒害作用,VB1,TPP的结构,功能脱羧酶辅酶将底物移入（出）脱羧酶的活性中心。,+,TPP的作用,丙酮酸脱氢酶复合体催化反应的图解,羟乙基TPP,高能键,分步反应,羟乙基TPP,E1：丙酮酸脱氢酶,硫辛酸,乙酰硫辛酸,E2：转乙酰酶,硫辛酸：,E2,E3,E3,E3：二氢硫辛酸脱氢酶,砷化物对硫辛酸的毒害作用与E2的硫辛酸上的-SH结合,砷化物可在糖酵解过程中代替磷酸盐而使氧化与磷酸化解耦联。这里砷化物还能抑制丙酮酸生产乙酰辅酶A。微生物中许多酶对有机砷化物的毒害比人类更敏感，曾用于治疗椎虫病。但是砷化物对病人有严重的毒副作用，常引起湿疹，头晕，头痛等。砷化物对白血病的治疗。,丙酮酸脱氢酶复合体的调控：1、产物控制：NADH、乙酰-CoA2、丙酮酸脱氢酶组分的磷酸化（失活）和去磷酸化（激活）由E2上结合的激酶和磷酸酶起作用,ATP/AMPNADH/NAD+乙酰CoA/CoA(能荷比),(一)：乙酰CoA、NADH、ATP、PDH激酶()：AMP、PDH磷酸酶、Ca2+、胰岛素,二、柠檬酸循环概貌CitricAcidCycle,TCA概貌,TCA概貌,TCA概貌,三、柠檬酸循环历程ReactionsoftheCitricAcidCycle,1、草酰乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸FormationofCitrate,柠檬酸合酶是变构酶变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA、酯酰CoAAMP可解除抑制,FH2C,氟乙酰辅酶A：底物，形成氟柠檬酸，不能往下反应，称致死性合成,CH3CO,丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂,2、经顺乌头酸生成异柠檬酸FormationofIsocitrateviacis-Aconitate,乌头酸酶,3、异柠檬酸氧化形成酮戊二酸OxidationofIsocitrateto-KetoglutarateandCO2,氧化脱羧,G0=-20.9kJ/mol,异柠檬酸脱氢酶,NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体）,NADP为辅酶（胞质也有）,4、酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoAOxidationof-KetoglutaratetoSuccinyl-CoA,酮戊二酸脱氢酶复合体,G0=-33.5kJ/mol,高能硫酯化物,5、琥珀酰-CoA转化为琥珀酸ConversionofSuccinyl-CoAtoSuccinate,琥珀酰-CoA合成酶（琥珀酰硫激酶）,哺乳动物GTP/ATP植物、微生物ATP,（唯一）直接产生高能磷酸键,底物磷酸化,GTP参与蛋白质合成G蛋白活化（信号传导）GTP+ADPGDP+ATP,核苷二磷酸激酶,6、琥珀酸脱氢形成延胡索酸OxidationofSuccinatetoFumarate,FAD与酶共价连接丙二酸为竞争性抑制剂抑制细胞呼吸（Krebs）,琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜,7、延胡索酸水合生成L-苹果酸HydrationofFumaratetoProduceMalate,8、L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸OxidationofMalatetoOxaloacetate,被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动,四、柠檬酸循环的化学计量,2丙酮酸2acetyl-CoA2NADH52异柠檬酸2-酮戊二酸2NADH52-酮戊二酸2琥珀酰-CoA2NADH52琥珀酰-CoA2琥珀酸2A/GTP22琥珀酸2延胡素酸2FADH232苹果酸2草酰乙酸2NADH5Total25ATP,底物磷酸化,丙酮酸只有4个氢，但彻底氧化所放出的氢？,加水加氢,糖酵解+三羧酸循环的效率,糖酵解1G2ATP+2NADH+2H+2丙酮酸7ATP三羧酸循环2丙酮酸25ATP32ATP储能效率=327.3/686=34.05%其余能量以热量形式：一部分维持体温，一部分散失。,总反应式,CO2来自草酰乙酸而不是乙酰CoA但净结果是氧化了1分子乙酰CoA,五、柠檬酸循环的调控,速率受细胞能量状态、生物合成需求调节分为两方面的调控1.柠檬酸循环本身所具有的内部相互制约系统的调节2.ADP、ATP和Ca2+对柠檬酸循环的调节。总的来说都是对酶的调控。,限速酶：1.柠檬酸合酶变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA竞争性抑制剂：柠檬酸AMP可解除抑制2.异柠檬酸脱氢酶变构抑制剂：ATP、NADH变构激活剂：ADP3.酮戊二酸脱氢酶系抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA激活剂：AMP、ADP、Ca2+,乙酰CoA的主要来源和去路,糖原,G,三脂酰甘油,FA、甘油,蛋白质,氨基酸,三羧酸循环,胆固醇、FA,酮体,六、柠檬酸循环的生物意义,（1）是好氧生物体内最主要的产能途径！（2）是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！（3）提供合成其他化合物的碳骨架如：草酰乙酸Asp、Asn-酮戊二酸Glu其他氨基酸琥珀酰CoA血红素,两用性,柠檬酸循环焚烧炉,巴斯德效应（Pasteur),概念：指有氧氧化抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象。或生物细胞和组织中的糖发酵为氧所抑制,这种现象巴斯德(L.Pasteur)在研究酵母的酒精发酵量和氧分压之间的关系中发现的,故称巴斯德效应。,由于从呼吸(完全氧化)所得的能量,远大于等量糖发酵所得的能量,因此为了获得对维持生命活动所需的能量,在有氧情况下与无氧下相比,只消耗少量的糖即足。生物体根据氧的有无,来调节糖的分解量,而使能量得到节制,TCA填补反应（anapleroticreaction）,1、丙酮酸羧化,乙酰CoA激活,2、PEP羧化（大脑和心脏）,3、Asp和Glu脱氨Asp草酰乙酸Glu酮戊